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RÉSUMÉ
La ductilité est l'aptitude d'un matériau à subir une déformation irréversible sans se rompre. Ainsi, dans le contexte de la mise en forme des métaux, la ductilité est une propriété qu'il est très important de connaître, de contrôler et, éventuellement, de modifier. Dans la plupart des cas, comme par exemple en traction uniaxiale, la ductilité est limitée par deux facteurs pouvant combiner leurs effets : l'instabilité et l'endommagement. Le premier d'entre eux, qui peut revêtir des formes très diverses suivant la géométrie de l'échantillon et la sollicitation imposée (par exemple, striction diffuse ou localisée), joue un rôle prédominant dans le cas des produits plats (emboutissage des tôles). En revanche, l'endommagement est le principal facteur limitant la ductilité dans les produits massifs.
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Frank MONTHEILLET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Directeur de Recherche au CNRS, École des Mines de Saint-Étienne, Centre science des matériaux et des structures, CNRS UMR 5146-Plasticité, endommagement et corrosion des matériaux
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Laurent BRIOTTET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur au CEA LITEN, DTH, Grenoble
INTRODUCTION
On nomme ductilité l'aptitude d'un matériau à subir une déformation irréversible sans se rompre. Ainsi, dans le contexte de la mise en forme des métaux, la ductilité est une propriété qu'il est très important de connaître, de contrôler et, éventuellement, de modifier.
Dans la plupart des cas, comme par exemple en traction uniaxiale, la ductilité est limitée par deux facteurs pouvant combiner leurs effets : l'instabilité et l'endommagement. Le premier d'entre eux, qui peut revêtir des formes très diverses suivant la géométrie de l'échantillon et la sollicitation imposée (par exemple, striction diffuse ou localisée), joue un rôle prédominant dans le cas des produits plats (emboutissage des tôles).
En revanche, l'endommagement est le principal facteur limitant la ductilité dans les produits massifs.
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2. Caractérisations expérimentales
On distinguera les observations « directes » effectuées par métallographie, qui permettent de caractériser la taille, la forme et la distribution des microcavités considérées individuellement ou collectivement (analyse quantitative d'image), et les mesures de paramètres physiques permettant de caractériser l'endommagement de manière globale.
2.1 Observations directes de l'endommagement
L'examen métallographique de microcavités (ou microfissures) présente de nombreuses difficultés pratiques. De plus, la distribution des cavités étant très hétérogène, de nombreuses plages doivent être observées afin d'établir une description statistique de l'état du matériau endommagé.
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Les méthodes utilisées ont été présentées en détail et illustrées par de nombreux exemples dans . Elles peuvent être regroupées dans les trois catégories suivantes.
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Examen d'éprouvettes préalablement polies, puis déformées
Les zones observées ont donc été soumises à un état de contraintes planes (surface libre) qui diffère de celui subi par la masse du matériau. À l'échelle microscopique, les surfaces libres sont également connues pour leur capacité d'éliminer des dislocations au cours de la déformation plastique. Pour ces deux raisons, l'endommagement observé en surface peut ne pas être représentatif de l'état global du matériau. En revanche, cette méthode permet de répéter l'observation d'une même plage à différents stades de déformation de l'échantillon et de suivre ainsi l'évolution de l'endommagement d'une même zone.
Comme la surface étudiée, initialement plane, acquiert un certain relief au cours des déformations successives, il est préférable de mettre à profit la grande profondeur de champ du microscope électronique à balayage pour effectuer de telles observations.
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Examen d'éprouvettes préalablement déformées, puis découpées et polies
Cette seconde méthode permet d'observer...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MONTHEILLET (F.), MOUSSY (M.) - Physique et mécanique de l'endommagement - Les Editions de Physique, Les Ulis (1986).
-
(2) - BOUAZIZ (O.), MAIRE (E.), LAMARRE (J.), SALINGUE (Y.), DIMICHIELE (M.) - Etude de l'endommagement d'un acier dual-phase par tomographie X à haute résolution - Congrès Matériaux 2006, Dijon, publication sur CD (2006).
-
(3) - DELESSE (A.) - Procédé mécanique pour déterminer la composition des roches - Ann. Mines 13, p. 379-388 (1848).
-
(4) - DEHOFF (R.T.), RHINES (F.N.) - Quantitative Microscopy - McGraw-Hill Series in Materials Science and Engineering, New York (1968).
-
(5) - BRIDGMAN (P.W.) - The stress distribution at the neck of a tension specimen - Trans. Am. Soc. Metals 32, p. 553-574 (1943).
-
(6) - BAQUE (P.), FELDER (E.), HYAFIL (J.), D'ESCATHA (Y.) - Mise...
ANNEXES
Autres ouvrages
BAUDELET (B.) - Mise en forme des métaux et alliages - Ecole d'été de Métallurgie Physique de Villars-sur-Ollon (Suisse), Editions du CNRS (1976).
MOUSSY (F.), FRANCIOSI (P.) - Physique et mécanique de la mise en forme des métaux - Ecole d'été d'Oléron, Presses du CNRS/IRSID, Paris (1990).
FRANCOIS (D.), PINEAU (A.), ZAOUI (A.) - Comportement mécanique des matériaux. II – Viscoplasticité, endommagement, mécanique de la rupture, mécanique du contact - Hermès, Paris (1993).
LEMAITRE (J.), CHABOCHE (J.L.) - Mécanique des matériaux solides - 2ème éd., Dunod, Paris (2001).
MONTHEILLET (F.), MOUSSY (M.) - Physique et mécanique de l'endommagement - Les Editions de Physique, Les Ulis (1986).
BESSON (J.), CAILLETAUD (G.), CHABOCHE (J.L.), FOREST (S.) - Mécanique non linéaire des matériaux - Hermès-Lavoisier, Paris (2001).
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